Odborný článek
Kurzy fyziky na Khan Academy
Financování materiálu
Materiál vznikl v rámci projektu spolufinancovaného Evropským sociálním fondem (ESF).
Materiál vznikl v rámci projektu spolufinancovaného Evropským sociálním fondem (ESF).
9. 6. 2022
Ing. Alena Vlachová
prof. RNDr. Petr Ponížil Ph.D.
portal-23213
9. 6. 2022
Ing. Alena Vlachová
prof. RNDr. Petr Ponížil Ph.D.
portal-23213
Khanova škola a Bakaláři představují kurzy fyziky vzniklé v projektu Khan Academy pro střední školy česky. Jedná se o Elektřinu a magnetismus a Vlnění a zvuk. Článek se věnuje specifikům pojetí těchto oblastí a možnostem použití na gymnáziích, lyceích a průmyslových školách.
BAKALÁŘI software společně se spolkem Khanova škola právě dokončují ověřování svých 10 kurzů z projektu „Khan Academy pro střední školy česky“. V rámci ESF OP VVV Strategie digitálního vzdělávání II v gesci MŠMT byly mezi těmito digitálními vzdělávacími zdroji (dále DVZ) vytvořeny také dva kurzy fyziky – kurz Vlnění a zvuk a kurz Elektřina a magnetismus. Kromě ověření ve výuce prošly tyto kurzy (stejně jako ostatní kurzy v projektu) odbornou revizí a hodnocením. V tomto článku představujeme, jak je možné s kurzy pracovat, co obsahují a v čem se liší od ostatních veřejně dostupných zdrojů v češtině. Dále je na české Khan Academy dostupný také kurz Mechaniky, který vznikl mimo tento projekt s pomocí dobrovolných překladatelů.
Kurzy byly sestaveny z jednotlivých amerických výukových prvků, tedy z videí, cvičení a článků z platformy Khan Academy. Ty byly přeloženy a – místy více, místy méně – upraveny, aby co nejvíce vyhovovaly použití na českých středních školách i pro samostudium českých středoškoláků.
Už samotný výběr těchto výukových prvků byl trochu dobrodružný, protože některé originály byly z úplných počátků tvorby Sala Khana, jiné byly naopak aktuální novinky. Snažili jsme se, aby nabídka pro učitele byla co nejširší: aby mohl zadávat i základní učivo pro slabší žáky (z kurzů High school physics) i skutečné výzvy pro nadšence (příprava ke zkouškám AP, které jsou na úrovni úvodních kurzů na VŠ). Tam, kde chyběly části potřebné pro českou výuku, bylo možné také použít ojediněle videolekce indických kolegů. Náš americký partner nám aktuálně neumožňuje vytvářet si úplně vlastní obsah. Každé video, cvičení nebo článek musí mít svůj předobraz v angličtině. Tvůrcům videí stále zbývá možnost přetočit si lekci volněji a po svém, ale limitem jsou cvičení a články, kde je pro vlastní pojetí místo velmi omezené.
S velkou motivací se náš tým pustil v roce 2020 do práce a vzhledem ke covidové situaci a uzavírkám škol jsme v betaverzi zveřejňovali fyzikální i jiný obsah co nejdříve to bylo možné.
Systematické ověření kurzů vzniklých v rámci projektu probíhalo na následujících partnerských školách:
Kurz Elektřina a magnetismus prošel ověřením na Gymnáziu Zatlanka, Gymnáziu Kroměříž a pražském PORGu v Libni. Kurz Vlnění a zvuk byl ověřen ve třídách Gymnázia Kroměříž, PORGu a Gymnázia Elgartova v Brně.
Kurz najdeme v menu platformy Khan Academy, Fyzika – Elektřina a magnetismus. Obsahuje tři základní okruhy:
V první části „Elektrický náboj a pole“ jsou vysvětleny základní koncepty jako elektrický náboj, vodiče a izolanty, intenzita a potenciál elektrického pole či napětí. Výklad je oživen množstvím odboček k zajímavostem z historie objevování elektrických jevů nebo třeba z počátků českého vědeckého názvosloví. V testech a cvičeních je kladen důraz na kvantování náboje. Studenti řeší větší počet příkladů zaměřených na matematické porozumění závislostem v Coulombově zákoně.
V druhé části „Elektrický proud“ jsou probrány pojmy odpor, proud, napětí a Ohmův zákon. Používána je např. analogie s prouděním vody; dále elektrická energie a výkon; poté Kirchhoffovy zákony a spojování rezistorů. Výklad je opět zaměřen na přehledné a srozumitelné předání základních principů. Velká pozornost je věnována rozlišování paralelního a sériového zapojení. Získané vědomosti si pak studenti mohou ověřit v řadě testů.
Třetí část se věnuje zejména magnetické síle, jejím účinkům na náboj a dále jevu elektromagnetické indukce a elektromotorům. V souvislosti s působením magnetického pole na náboj je hezky vysvětlen význam magnetického pole Země pro život na Zemi a vznik polární záře. Při vysvětlování magnetických jevů nejsou používána různá pravidla pravé a levé ruky, ale je nejdříve důkladně vysvětleno určení směru vektorového součinu, a pak je při určování směru vektorových veličin důsledně využíván vektorový součin. Stejně tak jako v americké předloze není příliš důkladně probrán střídavý proud.
Kurz uvedený v menu Fyzika – Vlnění a zvuk je rozdělen na dvě kapitoly:
Vzhledem k tomu, že kurz obsahuje rozsáhlou část o periodickém pohybu jako takovém, probíhá diskuze o možném přejmenování kurzu na Mechanické kmitání, vlnění a zvuk. Máte na to názor? Napište nám ho na info@khanovaskola.cz.
První kapitola „Periodický pohyb a kmitání“ popisuje a vysvětluje harmonický oscilátor na příkladu závaží na pružině, opakuje zákon zachování energie a Hookeův zákon, dále také kyvadlo, které propojuje s pohybem po kružnici jakožto dalším příkladem periodického pohybu. Kapitola neodděluje oproti českým učebnicím kinematiku a dynamiku.
Matematický popis vychází z použití funkce kosinus, na rozdíl od českých učebnic, kde vychází ze sinu. Učitelé se shodují, že to může být matoucí pro žáky při současném používání českých učebnic a Khan Academy, ale zároveň tato odlišnost vytváří novou příležitost k učení. Pokud se totiž tyto dva přístupy podaří propojit, dojde k mnohem lepšímu pochopení celého konceptu.
Druhá kapitola „Mechanické vlnění“ začíná podrobnou lekcí se základními pojmy pro popis vlnění. Lekce o zvuku propojuje téma s naprosto běžnými jevy, je proto z kurzu nejpřístupnější. Je zde hojně využito animací a videa tak vystupují z typického formátu Khan Academy směrem k větší hravosti a názornosti.
Naopak lekce Dopplerův jev je vyloženě rozšiřující a nabízí zajímavou variantu pro zadání samostudia nadaným žákům. Kurz uzavírá lekce o interferenci.
Jednotlivé videolekce jsou proloženy psanými shrnutími a doplněny praktickými cvičeními a kvízy, pomocí kterých si žáci mohou ověřit správné pochopení látky. Pestrost činností, kterou výukový zdroj podporuje, zvyšuje jeho atraktivitu. Psaná shrnutí jsou dobře strukturovaná a obsahují odkazy na další materiály, včetně otitulkovaných videolekcí anglické Khan Academy, díky kterým se zájemci mohou dostávat k dalším hlubším souvislostem probíraného učiva. Historické poznámky a příklady z běžné praxe vhodně odlehčují obtížnější pasáže. Videolekce nejsou pouze překladem anglické předlohy, ale většina byla vytvořena zcela nově a podle našeho názoru lépe než originál.
Velmi užitečným nástrojem jsou cvičení ověřující pochopení probrané látky. V případě, že student zkouší cvičení několikrát, odpovídá při každém pokusu na trochu jiné otázky. V testech jsou odkazy na relevantní videa nebo články, ke kterým se student může vrátit, pokud si s nějakou otázkou nedokáže poradit. Řada testů obsahuje nápovědu, která je strukturovaná od jemného popostrčení správným směrem až po vysvětlení správné otázky. Student, který nedokáže odpovědět na některou z otázek, tak může kliknout na jednoduché nasměrování a vrátit se k odpovědi, anebo v případě, že stále nechápe, se může proklikávat návodem až ke správné odpovědi. Po registraci systém eviduje zhlédnutá videa a výsledky absolvovaných testů a uživatel tedy má přehled, co už absolvoval a s jakým výsledkem.
Systém studenta motivuje počítáním takzvaných bodů mistrovství, kdy ukazuje, kolik procent zvolené kapitoly už zvládl. Velmi pozitivně lze hodnotit, že správná odpověď je provázena grafickými efekty, na které je student zvyklý z počítačových her, a také že za každý úspěch je systémem pochválen.
Tento materiál je publikován pod licencí Creative Commons – Uveďte původ – Neužívejte komerčně – Nezpracovávejte 3.0 ČR.